Schwerkraft – „Plötzlich Wissen!“

Nachdem wir uns schon mit der Frage nach der Drehrichtung von abfließendem Wasser beschäftigt haben, hier eine weitere Frage aus Heilbronn (ganzer Bericht aus Heilbronn): “Wie wird “Normal Null” definiert und wird das angeglichen, wenn der Meeresspiegel steigt?”

Schon beim Nachschlagen des Begriffs “Normal Null” ist mir aufgegangen, dass die Antwort nicht wirklich einfach wird. Irgendwie hat man den Ausdruck Normalnull schon einmal gehört und kann auch die Abkürzung dafür zuordnen, nämlich “N. N.” – das liest man ab und zu an einem Ortsschild oder auf einer Landkarte. Und irgendwie hatte ich das auch mit “Höhe über dem Meeresspiegel” im Hinterkopf. Ganz so ist es nicht – es hat eher etwas mit einem amtlichen Vorgang zu tun, und da liegt der Teufel bekanntlich im Detail.

Die Antwort

Der Begriff Normalnull kommt aus der Wissenschaft der Ausmessung und Abbildung der Erdoberfläche (Geodäsie) und war von 1879 bis 1992 das festgelegte Nullniveau der amtlichen Bezugshöhe in Deutschland. Mittlerweile gilt in Deutschland das Normalhöhennull, kurz NHN, das in einigen Staaten der EU gleich definiert ist. Generell sind solche Höhen amtlich festgesetzte Bezugsebenen und gelten nur für bestimmte Staaten oder Gebiete. Festgelegt werden diese Bezugshöhen durch geodätische Datumspunkte, auch Festpunkte “nullter Ordnung”. Die deutsche Bezugshöhe, das Normalhöhennull, ist über einen Festpunkt an der Kirche Wallenhorst (Landkreis Osnabrück) fixiert.

Das heißt: mit einer Höhenangabe (über NN oder über NHN) hat man eine Höhe, die sich immer auf die gleiche Bezugsebene bezieht – dann kann man diese Höhen untereinander vergleichen. Diese Höhen sollen auch absolut sein, denn der mittlere Meeresspiegel spielt eine Rolle dabei; wenn auch nicht der aktuelle Meeresspiegel, der von Gezeiten, Wind und Wellen, Strömungen und Salzgehalt beeinflusst wird.

…der “mittlere Meeresspiegel” kann ja nicht so kompliziert sein…

Gemessene Abweichungen des Schwerefelds der Erde vom Rotationsellipsoid.

Doch. Der mittle Meeresspiegel entspricht genähert einer Äquipotentialfläche des Erdschwerefeldes. Übersetzt heißt das: der mittle Meeresspiegel ist an der Stelle definiert, an dem das Schwerefeld der Erde einen bestimmten Wert hat. Dummerweise ist die Erde weder eine Scheibe, noch eine Kugel und auch kein Elipsoid – die Erde ist eine Kartoffel. Man spricht dabei in der Fachsprache vom Geoid oder der Potsdamer Kartoffel (wirklich jetzt!).

Die Masse der Erde ist nicht gleichmäßig verteilt. Das führt dazu, dass in manchen Bereichen der Erde die Schwerkraft ein wenig stärker ist, als in anderen Bereichen, was auf der rotierenden Erdkugel rechts dargestellt wird. Das hat dann direkte Auswirkungen auf den mittleren Meeresspiegel über den man Bezugshöhen definiert. So kommt es, dass die Oberfläche des indische Ozean bei Sri Lanka 105 m tiefer als der mittlere Meeresspiegel und der Pazifik bei Neuguinea bis zu 80 m über dem mittleren Meeresspiegel liegt, denn da wo ein bisschen mehr Schwerkraft herrscht, ist auch mehr Wasser und umgekehrt.

Fazit

Normalnull gab es nur bis 1992. Heute gibt es etwas, das Normalhöhennull heißt und wenigstens in großen Teilen von Europa einheitlich ist – physikalisch ist dieser Punkt irgendwo an eine Kirche im Osnabrücker Lang genagelt. Höhenangaben bei Dörfern, Städten, etc. beziehen sich immer auf so eine amtliche Bezugshöhe, die sich am mittleren Meeresspiegel orientiert, aber festgelegt wurde. So etwas zu vereinheitlichen ist schwierig, weil es

eigentlich nur rasend spannend für Karten- und Landvermessungs-Fans ist und
die Erde eine Kartoffel ist.

Höhenmesser in Flugzeugen sind unabhängig von diesen amtlichen Bezugshöhen – ich hab das extra noch kurz nachgeschlagen, auch um mich selbst zu beruhigen (Wikipedia: Höhenmesser). Die sind nämlich so gebaut, dass sie vor allem dafür sorgen, dass man dem Boden nur dort nahe kommt, wo man auch landen will.